Trilobale, spontan kräuselnde Kompositfäden und Verfahren zu deren Herstellung Das Hauptpatent bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von aus Polyamiden als der einen und andersartigen Polyamiden oder Polyestern als der anderen Komponente bestehenden, spontan kräuseln den Komposit-Filamenten, die durch Spinnen der bei den Komponenten aus dem Schmelzfluss Seite an Seite durch gemeinsame Düsenlöcher erhalten worden sind.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die gesponnenen Gebilde bei Temperaturen von 60 C oder weniger unter dem Schmelzpunkt der bei niedri gerer Temperatur schmelzenden Komponente ver- streckt werden.
Das Hauptpatent bezieht sich ferner auf die nach diesem Verfahren hergestellten, spontan kräuselnden Komposit-Filamente mit Seite an Seite vereinten Komponenten.
Das vorliegende Zusatzpatent bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von trilobalen Kompo- sitfäden deren Komponenten sich nicht trennen, ge mäss dem Patentanspruch I des Hauptpatentes, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die beiden Kom ponenten gemeinsam Seite an Seite durch dreiarmige Düsenlöcher verspinnt.
Unter dem Ausdruck dreiarmig sollen dabei Düsenbohrungen verstanden werden, die sich aus drei von einem gemeinsamen Punkt ausgehenden Schlitzen zusammensetzen. Die Schlitze können parallele oder nichtparallele Längsseiten aufweisen, sie können ge rade oder gebogen sein, zentrums- oder endseitige oder sonstwie auf die Längsseite verteilte Erweiterungen in beliebiger Form besitzen. Sie können ferner ver schieden geformte Enden aufweisen.
Fäden, die trilobalen Querschnitt aufweisen, haben in neuerer Zeit auf verschiedenen Gebieten Verbreitung gefunden. Dabei sind die Einsatz gebiete weitgehend durch die Querschnittsformen bestimmt. Die einen Formen finden in modischen Geweben und Gewirken Verwendung, bei welchen ein Glitzereffekt erwünscht wird; andere eignen sich für Polster- und Möbelstoffe und Teppiche. Im allgemeinen werden den trilobalen Fäden in texturiertem Zustand hohes Volumen, an genehmerer Griff, verbesserte Deckfähigkeit, höheres Standvermögen der Fäden im Pol und geringere scheinbare Verschmutzungstendenz nachgesagt.
Bei vielen dieser Verwendungen muss durch eine besondere Kräuselbehandlung, beispielsweise durch Stauchkräuseln oder Behandlung in einer Wirbelkam- mer, beide kombiniert mit einer Thermofixierung, den Fäden, Fasern, oder Garnen ein grösseres Volu men, und damit verbesserter Griff, vebesserte Wärme- haltigkeit und Deckkraft verliehen werden.
Anderseits sind verschiedene Kompositfäden aus denverschiedensten Polymeren beschrieben worden, die durch Quell- oder Schrumpfungsbehandlung, meisten teils in der Hitze, kräuseln. Spontan kräuselnde Kompositfäden mit im wesentlichen kreisrunden Querschnitt aus verschiedenen synthetischen, linearen, thermoplastischen Polymeren sind von der Anmel- deyin ebenfalls bekanntgemacht worden.
Die vorlie gende Erfindung bezieht sich auch auf Komposit- filamente nach dem Patentanspruch II des Haupt patentes und hergestellt nach dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung. Diese Filamente können verschiedene Winkel zwischen den einzelnen Armen aufweisen. Die Querschnittsform kann z. B. konvexe gradlinige oder konkave Verbindungslinien zwischen den drei Extremitäten besitzen. Dagegen ist eine Kleeblattform nicht angezeigt, da solche Formen ge gen Trennung der Komponenten in den einzelnen Armen empfindlicher sind.
Die Enden der Arme sind vorzugsweise abgerundet; in besonderen Fällen kön nen sie auch verdickt sein. Die Arme können ferner symmetrische oder unsymmetrische, gleiche oder ver schiedene Formen besitzen.
Die Erfindung soll nun beispielsweise anhand einer Zeichnung einer Vorrichtung zum Spinnen der trilobalen Komposit-Filamente und einem Beispiel unter Verwendung dieser Vorrichtugn näher erläutert werden.
Auf dieser Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch die Vorrichtung zur Erzeugung von ausschliesslich Komposit-Einzel- fäden enthaltenden Fäden, Fig. 2 eine Aufsicht auf dieselbe Spinnvorrichtung von der Düsen-Aussenseite her gesehen, Fig. 3 eine Spinndüsenbohrung mit ungleichen Armen,
Fig. 4 einen Querschnitt durch den trilobalen Komposit-Einzelfaden mit im wesentlichen gleich langen Armen,
Fig. 5 einen Querschnitt durch einen nichterfin- dungsgemässen Komposit-Einzelfaden und Fig. 6 einen Querschnitt durch einen spiegelsym- metrischen trilobalen Komposit-Einzelfaden mit un gleichen Armen, hergestellt mit Hilfe der Düse gemäss Fig. 3.
Die Fig. 1 entspricht der Fig. 1 des Hauptpaten tes. Es ist selbstverständlich, dass auch Ausführungs arten mit mehreren parallelen geradlinigen Kanten 9 oder mit einer oder mehreren koaxial zueinander angeordneten kreisförmiger Kanten 9, Verwendung finden können, wenn keine besonderen Anforderungen an die Gleichmässigkeit der Querschnittsformen und der Kräuselungseigenschaften gestellt werden.
Die Fig. 2 entspricht der Fig. 2 des Hauptpaten tes mit dem Unterschied, dass die Düsenlöcher 10 eine dreiarmige Form aufweisen und durch Pfeile die be vorzugte Anblasrichtung 11 angedeutet ist.
Die vom gemeinsamen Zentrum ausgehenden Schlitze können gleich oder verschieden lang sein, je nach den gewünschten Eigenschaften. Ferner kann auch der Winkel zwischen den einzelnen Armen gleich oder verschieden sein, wobei wiederum eine symmetrische oder asymmetrische Verteilung möglich ist.
Die Anblasrichtung der Abkühlluft auf die Faden querschnitte kann an und für sich beliebig sein, wenn keine grossen Ansprüche an die Formregelmässigkeit gestellt werden. Vorzugsweise wird ein Arm genau ge gen die Blasluftrichtung gerichtet. Bei ungleichlangen Armen ist dies vorzugsweise der längste, respektive kürzeste.
Bei in Kreisform ausgeführten Kanten 9 ist diese Forderung schwieriger auszuführen, doch kann mit im Zentrum der Lochkreise angeordneten Kühlluft düsen der gleiche Effekt erreicht werden.
Die Kante 9 kann sich senkrecht oder seitlich versetzt über dem Punkt befinden, von dem die ein zelnen Schlitze der Düsenlöcher 10 ausgehen. Vor zugsweise soll sie so angeordnet sein, dass ein Arm des Fadenquerschnitts ausschliesslich durch die eine und die beiden anderen Arme im wesentlichen nur durch die zweite Komponente gebildet wird.
Die Stellung der Schlitze der Düsenlochbohrungen und der zugehörigen Kante 9 sowie deren Form und die Anblasrichtung durch die Abkühlluft sind wichtige Faktoren zur Beeinflussung der Querschnittsformen der Fäden 10. Es hat sich gezeigt, dass nur dann ein Maximum an Gleichmässigkeit der Querschnittsfor- men, an Färbeegalität und an Gleichmässigkeit der Kräuselung erzielt werden kann, wenn die folgenden Voraussetzungen erfüllt sind, wie dies in Fig. 3 dar gestellt ist: 1. Die Kante 9 soll geradlinig sein.
2. Die Kante 9 soll sich senkrecht über dem Punkt befinden, wo die Schlitze der Düsenlochbohrungen zu sammenstossen.
3. Der Schlitz 12 mit der Länge 1, durch den ausschliesslich die niederviscose Komponente austritt, soll senkrecht zur Richtung der Kante 9 stehen und gegen die Anblasrichtung 11 gerichtet sein.
4. Der Winkel und die Armlänge der Schlitze der Düsenlochbohrungen soll gegenüber der Senkrechten zur Kante 9 spiegelsymmetrisch sein.<I>(a = a',</I> 1' = 1").
5. Bei Düsenbohrungen mit ungleichen Armen soll der längste oder kürzeste gegen die Anblasrichtung gerichtet sein.
<I>Beispiel</I> Es wird eine Spinnvorrichtung verwendet, wie sie in Fig. 1 und 2 der Zeichnung schematisch dargestellt ist, und welche sechs Düsenlöcher aufweist. Die Kam mern 2 und 3 werden mit gleichen Mengen von geschmol zenem Polyester und Polyamid beliefert.
Die Kammer 2 wird ein Polyäthylenterephthalat mit einer reduzier ten Viscosität von 0,600, der Kammer 3 ein mit 0,3 % Tifiandioxyd mattiertes Polyhexamethylenadip- amid mit einer reduzierten Viscosität von 1,175 zuge führt.
Die Düsenlöcher bestehen aus drei gleichlangen, an einem Ende zusammenstossenden, am andern Ende abgerundeten, miteinander einen Winkel von je 120 bildenden, rechteckigen Schlitzen von 120 ,u Breite und 925,u Länge. Sie sind derart gegenüber der Kante 9 orientiert, dass der den niedrigerviscosen Polyester führende Arm senkrecht zur Richtung der Kante 9 steht.
Die Kompositfäden werden aus den Spinndüsen in eine Kühlluftatmosphäre ausgestossen, wobei eine Blasrichtung gewählt wird, wie sie in Fig. 2 der Zeichnung mit Pfeilen 11 bezeichnet ist, und mit 760 m/Min. aufgewickelt (= Faden A).
Dieser ist vollkommen glatt und besitzt einen im wesentlichen gleichmässigen trilobalen Querschnitt gemäss Fig.4 der Zeichnung, wobei der eine Arm 13 des Faden querschnitts ausschliesslich aus Polyäthylentere- phthalat, die anderen zwei Arme 14 im wesentlichen aus dem Polyhexamethylenadipamid besteht. Die Kompo nenten lassen sich nicht trennen.
Der unverstreckte Kompositfaden A wird bei einer Aufspulgeschwindigkeit von 188 m/Min. bei einer Temperaur von etwa 185 C in einem Verhältnis von 2,51 verstreckt (= Faden<I>B).</I> Dieser Faden<I>B</I> weist nach Entspannung die in der Tabelle vermerkten Eigenschaften auf.
Eine weitere Probe des unverstreckten Komposit- fadens A wird unter gleichen Bedingungen, aber mit einem Verhältnis von 2,72 heiss verstreckt. Der Faden kräuselt nach Aufhebung der Streckspannung spontan (= Faden C). Der gekräuselte Faden C wird in spannungslosem Zustand während 15 Minuten mit heissem Wasser von 98 C thermofixiert (= Faden D).
Die Eigenschaften der Fäden<I>B</I> bis<I>D</I> sind in der Tabelle vergleichsweise aufgeführt.
EMI0003.0010
Faden <SEP> Titer <SEP> in <SEP> den. <SEP> (Tex) <SEP> Take <SEP> up <SEP> Bogenzahl
<tb> B <SEP> 21 <SEP> (2,3) <SEP> 66 <SEP> 5,1
<tb> C <SEP> 19 <SEP> (2,1) <SEP> 68 <SEP> 7,1
<tb> D <SEP> 76 <SEP> 13,5 Wiederholung der Fixierung beeinflusst die Faden eigenschaften praktisch nicht; insbesondere ist keine Trennung der Komponenten zu beobachten.
Die Tabelle zeigt, dass mit zunehmender Ver- streckung günstigere Kräuselungseigenschaften zu er warten sind. Die Thermofixierung in spannungslosem Zustand wirkt sich hier positiv auf den take up und die Bogenzahl aus, während diese Beobachtung bei den kreisrunden Querschnitt aufweisenden Fäden ge mäss dem Hauptpatent nicht gemacht wird. Der Griff des trilobale Komposit-Einzelfäden aufweisen den Fadens ist härter und trockener als bei solchem mit kreisrunden Komposit-Einzelfäden.
Eine gleichartig, aber mit Düsenlöchern, die aus einem längeren und zwei kürzeren rechteckigen, unter einander je einen Winkel von 120 bildenden Schlit zen bestehen, die an einem Ende zusammenstossen und die auf der Düse derart angeordnet sind, dass der längere Schlitz gegen die Richtung der Blasluft weist, gesponnener Faden besitzt trilobale Querschnittsform, wie sie in Fig. 6 der Zeichnung dargestellt ist. Der spontan gekräuselte Faden besitzt einen harschen, sandigen Griff.
Wenn eine der beiden Komponenten eine sehr niedrige Viscosität besitzt und zudem die Kühlluft in Richtung der Kante 9 auf die Fäden auftrifft, so zeigt es sich, dass die aus den zwei kürzeren Schlitzen austretende hochviscose Komponente zu einem kreis artigen Gebilde, aus dem die aus dem längeren Schlitz ausgestossene niederviscose Komponente gemäss Fig. 5 der Zeichnung vorragt, verläuft.
Es sind somit, wenn man trilobale Fäden erzeugen will, dem Viscositäts- unterschied der Komponenten gewisse obere Grenzen gesetzt, was vom Fachmann in Vorversuchen abzu klären ist.
Das vorhergehende Beispiel zeigt Ergebnisse bei textilen Titern. Erwartungsgemäss ist die Kräuselung, besonders die Bogenzahl bei gröberen Fäden, wie sie für Teppiche und Polsterstoffe verwendet werden, nicht so hoch, wie bei den feinen Titern. Dies ist weiter kein Nachteil, da für solche Zwecke das derart erhaltene Garnvolumen bereits sehr interessant ist.
Das Spinnen von profilierten Kompositfäden aus Polyamiden und Polyestern ist aus der US-Patent- schrift Nr. 3 117 906 (französische Patentschrift Num mer<B>1338</B> 365) bekannt. Es handelt sich aber bei diesen bekannten Formen um nicht spontan kräu selnde Fäden, deren Komponenten sich infolge der niedrigen Strecktemperatur bei entsprechender Nach behandlung trennen, damit man sehr feine Einzelfäden mit naturseideähnlichem Aussehen erzeugen kann.
In der US-Patentschrift Nr. 3 117 362 sind runde Kompositfäden beschrieben, die in ihre einzelnen, nicht kreisrund profilierten Komponenten aufgespalten wer den können. Diese Fäden sind nicht spontan kräu selnd, sondern die Kräuselung entwickelt sich nach der Verstreckung nur im Verlauf einer separaten Schrumpfbehandlung, beispielsweise mit kochendem Wasser.